Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Polymer mit Honigwabenstruktur

20.11.2009
Zweidimensionale Kohlenstoffschichten, so genanntes Graphen, gelten als mögliches Ersatzmaterial für Silizium in der Halbleitertechnologie.

Die elektronischen Eigenschaften dieser Schichten lassen sich variieren, indem gezielt Löcher in die Struktur "eingebaut" werden. Physikern der Empa ist es zusammen mit Chemikern des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung nun erstmals gelungen, ein graphenähnliches Polymer mit atomarer Genauigkeit zu synthetisieren.

Graphen besteht aus einer zweidimensionalen Kohlenstoffschicht, in der die Kohlenstoffatome in Sechsecken angeordnet sind, was an Honigwaben erinnert. Aufgerollt entstehen aus Graphen Kohlenstoffnanoröhrchen, beim Stapeln von Schichten Graphit. Graphen verfügt über einige ganz besondere Eigenschaften: Es ist härter als Diamant, extrem reissfest und ein hervorragender Wärmeleiter.

Zudem ist Graphen undurchlässig für Gase, was es als luftdichtes Verpackungsmaterial interessant macht. Wegen seiner aussergewöhnlichen elektronischen Eigenschaften gilt Graphen als mögliches Ersatzmaterial für Silizium in der Halbleitertechnologie. Durch "Einbauen" von Löchern mit kontrollierter Grösse und Verteilung sollten sich die elektronischen Eigenschaften gezielt einstellen lassen. Deshalb wird weltweit intensiv an der Synthese und Charakterisierung zweidimensionaler graphenähnlicher Polymere geforscht.

Graphen und graphenartige Polymere sind generell ein Top-Forschungsthema. So ging dieses Jahr der mit 750'000 Euro dotierte Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft an den Begründer der Graphen-Forschung, den niederländischen Physiker Andre Geim.

Neue Herstellungsmethode: "bottom-up"-Synthese auf Metalloberfläche
Zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz konnten Empa-Wissenschaftler der Abteilung "nanotech@surfaces" nun erstmals ein graphenähnliches Polymer mit wohldefinierten Poren synthetisieren. Dazu liessen die Forscher molekulare Bausteine aus funktionalisierten Phenylringen auf einer Silberoberfläche zu einer zweidimensionalen Struktur "zusammenwachsen". So entstand ein "poröses" Graphen, dessen Poren nur wenige Atome im Durchmesser aufweisen und dessen Muster sich im Subnanometer-Massstab wiederholt.

Bislang wurden "poröse" Graphene in lithografischen Prozessen hergestellt, indem Löcher nachträglich in die Graphenschicht geätzt wurden. Diese Löcher waren viel grösser als nur wenige Atome, nicht so dicht beieinander und wesentlich weniger präzise als mit dem nun gewählten "bottom-up"-Ansatz der molekularen Selbstorganisation. Durch chemisch definierte Bildungsstellen koppelten die molekularen Bausteine selbstständig aneinander zu einem regelmässigen zweidimensionalen Netzwerk. Dadurch können graphenähnliche Polymere mit so feinen Poren synthetisiert werden, wie sie mit anderen Verfahren nicht zu erreichen sind.

Literaturhinweis
"Porous graphenes: two-dimensional polymer synthesis with atomic precision", Marco Bieri, Matthias Treier, Jinming Cai, Kamel Aït-Mansour, Pascal Ruffieux, Oliver Gröning, Pierangelo Gröning, Marcel Kastler, Ralph Rieger, Xinliang Feng, Klaus Müllen, and Roman Fasel, Chem. Commun., 2009, 6919-6921

www.rsc.org/Publishing/Journals/CC/article.asp?doi=b915190g

"Highlight in Chemical Science" von "RSC (Royal Society of Chemistry) Publishing": www.rsc.org/Publishing/ChemScience/Volume/2009/11/Superhoneycomb_networks.asp

"Research Highlight" in "Nature Chemistry": www.nature.com/nchem/reshigh/2009/0909/full/nchem.415.html

Empa-Forschungspreis an Matthias Treier
Der Empa-Forschungspreis 2009 geht an Matthias Treier, Mitautor der Publikation zur Synthese eines graphenähnlichen Polymers.

Ein Hauptziel der Nanoforschung ist es, die Fähigkeit zu erlagen, um massgeschneiderte und extrem regelmässige Strukturen im Nanometermassstab einfach und reproduzierbar zu kreieren. Organische Nanostrukturen sind dabei von besonderem Interesse, da ihnen eine wichtige Rolle für künftige elektronische Geräte zugestanden werden. Für seine Dissertation hat Matthias Treier mehrere neue Ansätze für die "bottom-up"-Herstellung organischer Nanostrukturen auf Metalloberflächen untersucht. "Forschungsobjekte" waren neben Graphen und graphenähnlichen Polymeren auch Metallofullerene (siehe Empa-Medienmitteilung vom 27. August 2009).

2003 ins Leben gerufen, wird der Empa-Forschungspreis heute Donnerstag anlässlich des PhD-Symposiums zum 7. Mal verliehen. Der Forschungsausschuss der Empa bewertet dazu jeweils eine Reihe eingereichter Masterarbeiten, Dissertationen und Publikationen.

Weitere Informationen
Prof. Dr. Roman Fasel, nanotech@surfaces, Tel. +41 44 823 43 48, roman.fasel@empa.ch

Sabine Voser | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

nachricht Gelatine statt Unterarm
19.04.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut

27.04.2017 | Biowissenschaften Chemie